DE10228821A1

DE10228821A1 - Geschütztes Anzeige- und Bediengerät

Info

Publication number: DE10228821A1
Application number: DE10228821A
Authority: DE
Inventors: Toni-Gerhard Bischoff; Andreas Krzoska
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2002-01-08
Filing date: 2002-06-27
Publication date: 2003-07-31
Also published as: DE20200233U1

Abstract

Das erfindungsgemäße Anzeige- und Bediengerät (1) weist zumindest eine selbsttragende Schutzvorrichtung (2) auf. Diese weist vorteilhaft eine Schutzhaube (21) auf, die einerseits eine Ables- und Aktivierbarkeit von auf der Frontseite (11) des Anzeige- und Bediengeräts (1) platzierten Anzeige- und Bedienelementen ermöglicht. Weiterhin bewirkt die Schutzhaube (21) eine Abschirmung der gesamten Frontseite (11) gegen Umgebungseinflüsse. Schließlich sind lösbare mechanische Verbindungsmittel (22) vorhanden, die einen Austausch der Schutzhaube (21) unter Wiederherstellung der Bedienbarkeit und der Abschirmungseigenschaften zulassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Anzeige- und Bediengerät, welches zumindest ein Anzeige- und Bedienelement in einer flächigen Frontseite aufweist.
Bei der Führung von technischen Einrichtungen und Fertigungsprozessen z. B. in der chemischen und pharmazeutischen Industrie werden programmierbare Steuerungen eingesetzt, die einen ständig zunehmenden Funktionsumfang aufweisen. Neben einer Dezentralisierung der Betriebsmittel einer solchen Steuerung und deren Vernetzung über Bussysteme, kommt der Bedienbarkeit der Steuerung eine immer größer werdende Bedeutung zu. So können spezielle Geräte vorgesehen sein, die eine Schnittstelle zwischen einem Bediener und der Steuerung bilden.

Solche Anzeige- und Bediengeräte werden als HMI Geräte bezeichnet, wobei mit HMI der Begriff "Human Machine Interface" abgekürzt wird. Weiterhin wird diese Geräteklasse als Vorrichtungen zum "Bedienen- und Beobachten" technischer Einrichtungen zu bezeichnen, abgekürzt als "B+B-Geräte. Diese Geräte, die den zur unmittelbaren Steuerung einer technischen Einrichtung dienenden Geräten häufig vorschaltet sind, weisen eine zunehmende Funktionalität auf. Einen Übersicht über HMI Geräte kann gewonnen werden z. B. durch Einsichtnahme von Internetdarstellungen der Siemens AG, Geschäftsbereich Automation & Drives unter http:/ / www.ad.siemens.de/simatic/html 76/intro/hmi.htm oder http:/ / www.ad.siemens.de/hmi/html 00/index.htm. Ferner können durch eine Aktivierung einer üblichen Internet- Suchmaschine, z. B. GOOGLE unter der Adresse http:/ / www.google.de, z. B. durch Eingabe einer Suchfrage wie "Human Machine Interface" Produkthinweise zu HMI Geräten aufgefunden werden.

Der Begriff HMI Gerät ist als Oberbegriff zu verstehen und umfaßt alle zu dieser Gerätegruppe gehörigen Komponenten, z. B. "Operator Panels", die häufig auch abgekürzt als "OP" bezeichnet werden. HMI Geräte weisen eine zunehmende Funktionalität auf und übernehmen z. B. in einem vernetzten Automatisierungssystem Funktionen, die allgemein als Vor- und Nachbearbeitung von Daten der zu steuernden technischen Einrichtung angesehen werden können. Weiterhin werden durch HMI Geräte Funktionen ermöglicht, die den Komfort, die Schnelligkeit und die Qualität einer Bedienung durch eine Bedienperson, d. h. insbesondere die Übersicht über die zu bedienende Einrichtung und die Fehlerfreiheit von Bedienungen, deutlich verbessern.

Derartige Operator Panels werden häufig unmittelbar in der Produktion plaziert, um dem Bedienpersonal, welches den Betriebsablauf einer technischen Einrichtung vor Ort überwacht, auch die Beeinflussung des Betriebsablaufes z. B. durch Vorgabe von Steuerbefehlen über das Operator Panel zu ermöglichen. Dabei sind Operator Panels häufig hohen Belastungen durch produktionsspezifische Umgebungseinflüsse ausgesetzt. Diese können z. B. Feuchtigkeit und Staub sein. Weiterhin treten in vielen Fällen weitere Belastungen der Oberfläche von Operator. Panels auf, z. B. im Bereich von darauf befindlichen Bedienelementen. Die Ursache hierfür liegt darin, dass diese trotz nicht vermeidbarer Verschmutzungen von diversen Schaltoberflächen vom Bedienpersonal häufig berührt werden müssen.

Besondere Probleme bereiten hierbei HMI Geräte, die flächige Anzeige- und Bedienelemente aufweisen. Dabei handelt es sich um Kombinationselemente, die nicht nur eine Anzeige von aktuellen Zuständen der technischen Einrichtung ermöglichen. Vielmehr können direkt über die Anzeigefläche auch Bedienhandlungen vorgenommen und somit in der technischen Einrichtung Auslösehandlungen aktiviert werden. Weiterhin können Anzeigeinhalte und Bedienmöglichkeiten kombiniert werden. Es können z. B. interaktive Prozeßabbilder generiert werden, welche die Auslösung von Bedienhandlungen an ausgewählten Stellen des Prozeßabbildes ermöglichen. In der Praxis werden als flächige Anzeige- und Bedienelemente insbesondere berührungssensitive Displays, z. B. Touchscreens, eingesetzt. Treten hierbei in einem belasteten Umfeld Verschmutzungen von Kontaktflächen auf, z. B. Verschmutzungen auf der Frontseite des Anzeige- und Bediengerätes, aber auch Verschmutzungen der Hände von Bedienpersonal, so können bereits kurzfristig starke Beschädigungen des Anzeige- und Bediengerätes auftreten. Davon sind gerade die berührungssensitiven Displays betroffen, deren Ablesbarkeit und damit Bedienbarkeit zunehmend eingeschränkt wird. Mittelfristig kann ein kostenaufwendiger Austausch eines Touchscreens notwendig werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Anzeige- und Bediengerät der oben angegebenen Art so weiterzubilden, dass sowohl ein Schutz gegen produktionsspezifische Umgebungseinflüsse möglich ist, als auch dauerhafte berührungsbedingte Beschädigungen auf der Frontseite solcher Geräte vermieden werden können.

Die Aufgabe wird gelöst durch das im Anspruch angegebene Anzeige- und Bediengerät. Die Erfindung hat den Vorteil, dass die selbsttragende Schutzvorrichtung einen Schutz der Frontseite eines Anzeige- und Bediengeräts sowohl vor Umgebungseinflüssen, als auch vor direkten mechanischen Beschädigungen bietet, die insbesondere durch andauernde Berührungen von ausgewählten Oberflächenbereichen hervorgerufen werden können. Diese können insbesondere oberhalb eines Touchscreens auftreten. Falls die selbsttragende Schutzvorrichtung im Laufe des Betriebs verbraucht werden sollte, d. h. die Durchsicht behindernde lokale Verschmutzungen und Verkratzungen von deren Oberfläche eintreten sollten, so ist diese auf Grund der besonders vorteilhaften abnehmbaren Gestaltung leicht austauschbar.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Im weiteren werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform eines Anzeige- und Bediengerätes gemäß der Erfindung in einer Frontansicht,
Fig. 2 den linken Teilbereich eines Längsschnitts durch die Ausführungsform von Fig. 1,
Fig. 3 eine skizzenartige Längsschnittdarstellung durch eine Ausführungsform der Erfindung, bei der die selbsttragende Schutzvorrichtung eine gekrümmte Oberfläche aufweist, und
Fig. 4 eine skizzenartige Längsschnittdarstellung durch eine weitere Ausführungsform der Erfindung mit einer selbsttragenden Schutzvorrichtung mit gekrümmter Oberfläche.
Fig. 1 zeigt eine beispielhafte Ausführungsform eines gemäß der Erfindung gestalteten Anzeige- und Bediengerätes 1 in Draufsicht. Dabei ist die flächige Frontseite 11 des Gehäuses zu sehen. Das Gehäuse selbst ist vielfach in eine Arbeitsfläche eingelassen, so dass die Frontseite 11 annähernd bündig mit dieser abschließt. In der Darstellung der Fig. 1 kann angenommen werden, dass Frontseite und Arbeitsfläche annähernd in der Zeichenblattebene liegen.
Die in Fig. 1 dargestellte Frontseite 11 des Anzeige- und Bediengeräts 1 weist im wesentlichen eine zentral angeordnete, berührungssensitive Anzeigeeinheit 13 auf, z. B. einen Touchscreen, der von einem Gehäuserahmen 12 eingefaßt ist. Auf diesem können interaktive Prozeßabbilder und Diagramme unterschiedlichster Art zur Anzeige gebracht werden. Ferner können optische Schaltflächensymbole angezeigt werden. Wird der Touchscreen 13 an Punkten berührt, an denen Schaltflächensymbole sichtbar sind, so können Aktionen z. B. in einem Steuerungsprogramm ausgelöst werden. In Fig. 1 sind auf dem Touchscreen aus Gründen der besseren Übersicht keine Anzeigeinhalte dargestellt. Weiterhin können in dem Gehäuserahmen 12 auf der Frontseite 11 natürlich auch konventionellen Schaltelemente z. B. in Form von Folientastern eingelassen sein.
Erfindungsgemäß liegt auf der Frontseite 11 eine selbsttragenden Schutzvorrichtung 2 auf. Diese ist mit lösbaren mechanischen Verbindungsmitteln so mit der Anzeige- und Bediengerät 1 verbunden, dass die flächige Frontseite 11 gegen Umgebungseinflüsse abgeschirmt ist. Diese sind besonders Feuchtigkeit und Schmutz. Andererseits können die Verbindungsmittel erfindungsgemäß gelöst werden, um z. B. eine Erneuerung der Schutzvorrichtung 2 zu ermöglichen.
Vorteilhaft weist die Schutzvorrichtung 2 eine selbsttragende Schutzhaube 21 aus einem möglichst transparenten und biegbaren Material auf. Vorteilhaft kann auf PET basierendes Kunststoffmaterial eingesetzt werden, das vorteilhaft auch eine möglichst große chemische Resistenz aufweist. Hiermit kann die Haltbarkeit z. B. bei einem Einsatz in einer besonders belasteten Produktionsanlage vergrößert werden. Vorteilhaft kann die Standzeit weiter verlängert werden, wenn die Oberfläche der Schutzhaube schmutzabweisende Eigenschaften aufweist. Dies kann z. B. durch eine, den Lotusblatt Effekt nachahmende Oberflächenausführung erreicht werden. Schließlich kann ein Blendschutz bei der Bedienung durch Entspiegelung der Schutzhaubenoberfläche erreicht werden. Die Oberfläche auf der innen liegenden Seite der Schutzhaube kann so ausgeführt sein, dass sie mit kundenspezifischen Beschriftungen versehbar ist, z. B. bedruckt werden kann.
Im Gegensatz z. B. zu einer Folie hat die Schutzhaube 2 der erfindungsgemäßen Vorrichtung selbsttragende Eigenschaften.
Vorteilhaft weist diese eine so weitgehend stabile Beschaffenheit auf, dass einerseits das Profil der Schutzhaube 21 an die Kontur der Oberfläche der Frontseite 11 angepasst werden kann, andererseits aber z. B. durch Finger aufgebrachte Druckpunkte auf darunter liegende Anzeige- und Bedienelemente übertragen werden können. So ist im Beispiel der Fig. 1 die Schutzhaube 21 so profiliert, dass diese in einem umlaufenden Randbereich auf dem geringfügig vorstehenden Gehäuserahmen 12 aufliegt, während sie im Zentrum auf der geringfügig nach innen versetzten Fläche eines bevorzugt als Touchscreen ausgeführten Anzeige- und Bedienelementes 13 aufliegt. Andererseits weist die Schutzhaube 21 eine solche lokale Verformbarkeit auf, dass punktuell auf die Oberseite aufgebrachte Druckkräfte durch die Schutzhaube hindurch auf die Unterseite übertragen werden können.
Die Schutzvorrichtung ist erfindungsgemäß so gestaltet, dass eine dazugehörige, bevorzugte Schutzhaube 21 einerseits eine Ables- und Aktivierbarkeit von auf der Frontseite 11 des Anzeige- und Bediengeräts 1 plazierten Anzeige- und Bedienelementen ermöglicht, weiterhin die Schutzhaube eine Abschirmung der gesamten Frontseite gegen Umgebungseinflüsse bewirkt und schließlich die lösbaren mechanischen Verbindungsmittel der Schutzvorrichtung einen leichten Austausch der Schutzhaube unter Wiederherstellung der Bedienbarkeit und der Abschirmungseigenschaften zulassen.
An Hand von Fig. 2 wird nachfolgend eine vorteilhafte konstruktive Ausgestaltung von Schutzhaube und mechanischen Verbindungsmitteln erläutert. Dabei zeigt Fig. 2 beispielhaft annähernd die linke Hälfte der Anzeige- und Bedienvorrichtung von Fig. 1 in einer Schnittdarstellung. Dabei ist ein bevorzugt als ein Touchscreen ausgeführtes Anzeige- und Bedienelement 13 in einem Gehäuserahmen 12 gelagert. Der Gehäuserahmen 12 selbst ist auf einer Montagefläche 3 montiert, die ein Bestandteil einer beliebigen, z. B. gebäude- oder werkseitigen Arbeitsfläche sein kann.
Die mechanischen Verbindungsmittel weisen bei der Ausführung der Fig. 2 einen Montagerahmen 14 auf. Dieser liegt über einer äußeren Auflagefläche 142 auf der Montagefläche 3 auf, wobei vorteilhaft eine Außendichtung 31 zwischengelegt ist. Auf einer inneren Auflagefläche 141 des Montagerahmens 14 ist die Schutzhaube 21 bevorzugt über einen äußeren, ringförmigen Klemmbereich 212 aufgelegt, wobei wiederum vorteilhaft eine Innendichtung 143 zwischengelegt ist. Die Innendichtung 143 kann auch auf der Außenseite des Klemmbereiches 212 der Schutzhaube 21 aufgeklebt sein.
Wie es bereits am Beispiel der Fig. 1 beschrieben wurde, ist auch bei der Ausführungsform von Fig. 2 das Profil der Schutzhaube 21 an die Kontur der Frontseite 11 des Anzeige- und Bediengeräts 1 angepasst. Ein annähernd Ebener Druckbereich 211 der Schutzhaube 21 verläuft parallel über dem darunter liegenden Touchscreen 13. Dort können von außen Druckpunkte auf die berührungssensitive Oberfläche des Touchscreens übertragen werden. Weiterhin ist die Schutzhaube 21 in einem Abdeckbereich 213 um den vorspringenden Rand des Gehäuserahmens 12 herumgeführt. Schließlich tritt der umlaufende Klemmbereich 212 am äußeren Rand der Schutzhaube 21 im Profil wieder zurück, um eine Auflagefläche für eine gegen Umgebungseinflüsse dichte Verklemmung zu ermöglichen.
Hierzu weisen die mechanischen Verbindungsmittel insbesondere einen Spannrahmen 22 auf, der die Frontseite 11 umfasst und dessen Sichtaußenseite 221 vorteilhaft annähernd bündig mit dem vorspringenden Gehäuserahmen 12 verläuft. Der Spannrahmen 22 ist von außen auf das Anzeige- und Bediengerät 1 auflegbar und wirkt über lösbare Klemmverbindungsmittel auf den Rand 212 der darunter liegenden Schutzhaube 21 ein. Hierzu weist der Spannrahmen 22 vorteilhaft eine umlaufende Auflagefläche 222 mit einer Einpressleiste 223 auf, die vorteilhaft einen dornförmigen Querschnitt hat. Diese kann in einer abdichtenden Weise in eine darunter liegende Innendichtung 143 eingepresst werden.
In der Ausführung der Fig. 2 weisen die Klemmverbindungsmittel einerseits Rastmittel auf, die insbesondere in Form von Schnapphaken an den Montagerahmen 14 angeformt sind. Des Weiteren weisen die Klemmverbindungsmittel Einrastmittel für die Rastmittel auf, die insbesondere in Form von Einrastöffnungen 224 in einem an den Spannrahmen 22 angeformten Rastbügel ausgeführt sind. Die Schnapphaken des Spannrahmens 22 sind auf einfache Weise wieder aus den Rastöffnungen lösbar, so dass nach einer Entfernung des Spannrahmens ein Austausch der Schutzhaube 21 im Falle von einer Beschädigung derselben möglich ist.
Die Fig. 3 und 4 zeigen weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung. Dabei weist die Schutzhaube 21 in einem oberhalb eines Anzeige- und Bedienelements 13 liegenden Bereich 211 jeweils eine gekrümmte Oberfläche auf. Im Beispiel der Fig. 3 ist die Krümmung in Form einer meist nur geringfügigen Wellung des Druckbereiches 211 bzw. im Beispiel der Fig. 4 in Form einer geringfügigen konkaven Wölbung des gesamten Druckbereiches 211 der Schutzhaube 21 ausgeführt. Wird von einer Bedienperson z. B. mit dem Finger einer Hand eine Druckkraft auf einen beliebig ausgewählten Punkt auf der Fläche 221 ausgeübt, so wird durch die gekrümmte Oberfläche der Schutzhaube 21 eine sehr geringe Rückstellkraft ausgeübt. Diese ist ausreichend, um einen mechanischen Druckpunkt zu simulieren. Ein solcher ist bei der Bedienung eines Touchscreens zwar nicht erforderlich, da zur Erkennung in der Regel eine Berührung ausreichend ist. Die erfindungsgemäße Simulation eines Druckpunktes wird aber von Bedienpersonen vielfach als angenehm empfunden und kann eine Steigerung der Benutzerakzeptanz bewirken.

Claims

1. Anzeige- und Bediengerät (1) mit

a) einer flächigen Frontseite (11), die mindestens ein Anzeige- und Bedienelement (13) aufweist, und

b) einer selbsttragenden Schutzvorrichtung (2), die lösbare mechanische Verbindungsmittel (22) aufweist, auf der Frontseite (11) aufliegt und so gestaltet ist (21), dass

1. die flächige Frontseite (11) gegen Umgebungseinflüsse abgeschirmt wird,

2. ein Anzeigeelement (13) ablesbar und

3. ein Bedienelement (13) aktivierbar ist.

2. Anzeige- und Bediengerät (1) nach Anspruch 1, wobei die Schutzvorrichtung (2) eine selbsttragende Schutzhaube (21) aus einem transparenten und biegbaren Material aufweist.

3. Anzeige- und Bediengerät (1) nach Anspruch 2, wobei das Profil der Schutzhaube (21) an die Frontseite (11) angepasst ist.

4. Anzeige- und Bediengerät (1) nach Anspruch 2 oder 3, wobei die Schutzhaube (21) im Bereich (211) eines Bedienelements (13) eine gekrümmte Oberfläche aufweist (Fig. 3 und 4).

5. Anzeige- und Bediengerät (1) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, wobei die mechanischen Verbindungsmittel (22) einen Spannrahmen (22) aufweisen, der die Frontseite (11) umfasst und mit lösbaren Klemmverbindungsmitteln (14, 144, 224) auf den Rand (212) der auf der Frontseite (11) aufliegenden Schutzhaube (21) einwirkt.

6. Anzeige- und Bediengerät (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei als ein Anzeige- und Bedienelement (13) eine berührungssensitive Anzeigeeinheit eingesetzt wird, insbesondere ein Touchscreen.

7. Anzeige- und Bediengerät (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Oberfläche auf der Außenseite der selbsttragenden Schutzvorrichtung (2) schmutzabweisend ausgeführt ist.

8. Anzeige- und Bediengerät (1) nach Anspruch 7, wobei die schmutzabweisende Eigenschaft der Oberfläche auf der Außenseite der selbsttragenden Schutzvorrichtung (2) auf dem Lotusblatt Effekt beruht.

9. Anzeige- und Bediengerät (1) nach einem der vorangegangenen Ansprüche, wobei die Oberfläche auf der Innenseite der selbsttragenden Schutzvorrichtung (2) beschriftbar ausgeführt ist.